Forum AM Wissenschaft by Fraunhofer Bewegliche 3D-gedruckte Fingergelenkimplantate und mehr

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MISSION ADDITIVE

Eine überdimensionale Hand wird zur Rapid.Tech 3D 2024 auf die Leistungen des Fraunhofer Kompetenzfeldes Additive Fertigung aufmerksam machen. Die Hand steht u. a. für das Projekt „FingerKIt“, mit dem erstmals die Herstellung beweglicher Fingergelenkimplantate möglich wird. Aktuelle Beispiele aus dem Kompetenzfeld Additive Fertigung stellen Forscher im Forum AM Wissenschaft by Fraunhofer am 16. Mai auf dem Rapid.Tech 3D-Fachkongress sowie an allen Tagen der Veranstaltung in der Ausstellung vor.

Im Projekt „FingerKIt“ haben fünf Fraunhofer-Institute zusammengearbeitet, um erstmals eine durchgängige automatisierbare Prozesskette zur Herstellung individueller und beweglicher Fingergelenkimplantate zu ermöglichen – vom Design über die Fertigung bis hin zur zertifizierungskonformen Prüfung. Darüber wird Dr. Philipp Imgrund von der Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT auf dem Forum berichten.

„Der Vortrag zeigt, worum es im Fraunhofer Kompetenzfeld Additive Fertigung geht: Wir betrachten die AM-Kette als Ganzes und unterstützen mit anwendungsnaher Forschung eine erfolgreiche Industrialisierung. Schwerpunkte setzen wir dabei auf Innovationen in den Bereichen Software und Simulation, Materialien, Technologien sowie Nachbearbeitung und Qualitätssicherung. Dies spiegelt sich auch in der Agenda unseres diesjährigen Forums wider“, erklärt Dr. Bernhard Müller, Sprecher des Fraunhofer Kompetenzfeldes Additive Fertigung und Mitglied im Fachbeirat der Rapid.Tech 3D.

Beschleunigte Simulation für optimierten LPBF-Prozess

Einen neuen Ansatz für eine softwarebasierte Prozesskette im pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzen (LPBF) stellt Thomas Töppel vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU vor. Er zeigt auf, wie sich Simulationen beschleunigen lassen, um schnell optimierte Prozessparameter zu erhalten.

4D-gedruckte Formgedächtnis-Schäume und biobasierte Schaumstoffe

Die engen Verbindungen zwischen den einzelnen Gliedern der AM-Kette, beispielsweise zwischen Material- und Technologieinnovationen, belegen u. a. die Vorträge von Dr. Dilip Chalissery vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP und Patrick Springer vom Fraunhofer IPA. Dr. Chalissery berichtet über die Herstellung von Formgedächtnispolymeren im 4D-Druck. Damit lassen sich gezielt funktionelle Veränderungen in Polyurethan-Schäumen herbeiführen, wenn sich bestimmte Umweltparameter verändern. Künftig können auch andere Werkstoffe „programmiert“ werden und erweitern so die Anwendungsmöglichkeiten des 4D-Drucks.

Ein neuartiges extrusionsbasiertes additives Fertigungsverfahren stellt Patrick Springer vor. Dabei kommt ein biobasiertes Polymerfilament zum Einsatz, das mit einem physikalischen Treibmittel beladen ist. Auf diese Weise lassen sich Polymerschäume niedriger Dichte herstellen, die mit bisherigen Verfahren nicht 3D-druckbar waren.

Alternative AM-Verfahren und Defekterkennung mit KI

Wie Übergangszonenparameter zwischen den verschiedenen Werkstoffen bei der Multimaterial-Pulverbettfusion zu gestalten sind, ist Inhalt des Vortrags von Timo Schröder vom Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV. Neben dem pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzen (LPBF) als dominierendem Verfahren zur Herstellung additiver Metall-Komponenten gibt es Alternativen, die insbesondere die Bearbeitung nicht schweißbarer Materialien ermöglichen und damit einen Schwachpunkt des LPBF-Prozesses beseitigen. Dr. Thomas Studnitzky vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM gibt einen Überblick über diese alternativen Technologien.

Neben Software-, Material- und Technologieentwicklungen rücken schnelle und sichere Prüfverfahren zur Qualitätssicherung des additiven Prozesses zunehmend in den Fokus. Künstliche Intelligenz (KI) spielt dafür eine immer größere Rolle, wie Luke Schüller vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in seinem Vortrag aufzeigt. Er gibt einen Einblick in die Methoden der LPBF-Qualitätssicherung und stellt außerdem eine neuartige Methode zur Defekterkennung im LPBF-Prozess vor. Dabei kommen eine hochauflösende Zeilenkamera und ein vortrainiertes neuronales Netz zum Einsatz.

Zu allen Vortragsthemen sowie zu weiteren AM-Entwicklungen gibt es am Ausstellungsstand des Fraunhofer Kompetenzfeldes Additive Fertigung Exponate und Beispiele zum Anschauen und Diskutieren.

Die Rapid.Tech 3D findet vom 14. bis 16. Mai in der Messe Erfurt statt.

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